【正文】 0000H，取指令過程如下： (1) PC 中的 0000H 送到片內(nèi)的地址寄存器； (2) PC 的內(nèi)容自動加 1 變?yōu)?0001H，指向下一個指令字 (3) 地址寄存器中的內(nèi)容 0000H 通過地址總線送到存儲器，經(jīng)存儲器中的地址譯碼選中 0000H 單元； (4) CPU 通過控制總線發(fā)出讀命令； (5) 被選 中單元的內(nèi)容 74H 送內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上，該內(nèi)容過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送到單片機內(nèi)部的指令寄存器。 假設(shè)機器碼 74H、 E0H 已存在 0000H 開始的單元中，則此表示把 E0H這個值送入 A 累加器。 圖 17 單片機常見的復(fù)位電路 (a) 上電復(fù)位電路； (b) 按鍵復(fù)位電路 單片機的工作過程 單片機的工作過程實質(zhì)上是執(zhí)行用戶編制程序的過程，一般程序的機器碼都已固化到存儲器中，例如實訓(xùn) 1 中的步驟 2），因此開機復(fù) 位后，就可以執(zhí)行指令。在接電瞬間， RESET 端的電位與 VCC 相同，隨著充電電流的減少， RESET 的電位逐漸下降。單片機 常見的復(fù)位電路如圖 17（ a），（ b）所示。 單片機復(fù)位的條件是：必須使 RST/VPD 或 RST 引（ 9）加上持續(xù)兩個機器周期（即 24 個振蕩周期）的高電平。 圖 16 單片機的取指 /執(zhí)行時序 (a) 單字節(jié)單周期指令； (b) 雙字節(jié)單周期指令； (c) 單字節(jié)雙周期指令 2. 單片機的復(fù)位電路 單片機復(fù)位是使 CPU 和系統(tǒng)中的其他 功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后 PC=0000H，使單片機從第一個單元取指令。 圖 16（ c）給出了單字節(jié)雙周期指令的時序，兩個機器周期內(nèi)進行 4次讀操作碼操作。若是雙字節(jié)，則在同一機器周期的 S4 讀第二字節(jié)。 圖 16（ a），（ b）所示分別給出了單字節(jié)單周期和雙字節(jié)單周期指令 15 的時序。 ALE 信號每出現(xiàn)一次， CPU 就進行一次取指操作， 但由于不同指令的字節(jié)數(shù)和機器周期數(shù)不同，因此取指令操作也隨指令不同而有小的差異。 單片機 的取指 /執(zhí)行時序如圖 16 所示 由圖 16 可見， ALE 引腳上出現(xiàn)的信號是周期性的，在每個機器周期內(nèi)出現(xiàn)兩次高電平。四周期指令只有乘法和除法指令兩條，其余均為單周期和雙周期指令。通常，包含一個機器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個機器周期的指令稱為雙周期指令 ，等等 指令的運算速度與指令所包含的機器周期有關(guān)，機器周期數(shù)越少的指令執(zhí)行速度越快。它一般由若干個機器周期組成。當(dāng)振蕩脈沖頻率為 12 MHz 時，一個機器周期為 1μs；當(dāng)振蕩脈沖頻率為 6 MHz 時，一個機器周期為 2μs。由于一個狀態(tài)又包括兩個節(jié)拍，因 此，一個機器周期總共有 12 個節(jié)拍，分別記作 S1P S1P ? 、S6P2。 2) 機器周期 單片機 采用定時控制方式 , 因此它有固定的機器周期。振蕩脈沖經(jīng)過二分頻后，就是單片機的時鐘信號的周期，其定義為狀態(tài)（用 S 表示）。下面分別加以說明。 圖 15 外部時鐘源接法 （ 3） 時序 時序是 用定時單位來說明的。 13 圖 14 時鐘振蕩電路 （ 2）引入外部脈沖信號 在由多片單片機組成的系統(tǒng)中，為了各單片機之間時鐘信號的同步，應(yīng)當(dāng)引入惟一的公用外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行速度也就快。請讀者特別注意時鐘脈沖與振蕩脈沖之間的二分頻關(guān)系，否則會造成概念上的錯誤。而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機的時鐘電路，如圖 14 所示。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 12 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈 沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出 11 電流。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 主要特性： （ 1） 與 AT89C51 兼容 （ 2） 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 （ 3） 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) （ 4） 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 （ 5） 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz （ 6） 三級程序存儲器鎖定 （ 7） 1288 位內(nèi)部 RAM （ 8） 32 可編程 I/O 線 （ 9） 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 （ 10） 5 個中斷源 （ 11） 可編程串行通道 （ 12） 低功耗的閑置和掉電 模式 （ 13） 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 管腳說明： VCC：供電電壓。 AT89C51 單片機為很多嵌入 10 式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 AT89C51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C2051 是一種帶 2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。 單片機的基本結(jié)構(gòu)和原理 9 單片機 的引腳 功能介紹 AT89C51 的 引腳排列請參見圖 13。 4. 在人們 生活中的應(yīng)用 目前國內(nèi)外各種家具已經(jīng)普遍用單片機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電路，例如，洗衣機 、電冰箱、空調(diào)機、微波爐、電飯煲、收音機、音像、電風(fēng)扇及許多高級電子玩具都配上了單片機。 3. 在實時控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 單片機廣泛用于各種實時過程控制系統(tǒng)中，例如工業(yè)過程控制、過程監(jiān)測、航空航天、間斷武器、機器人系統(tǒng)等各種實時控制系統(tǒng)。 2. 在機電一體化中的應(yīng)用 機電一體化產(chǎn)品是指集機械技術(shù)，微電子技術(shù)，計算機 技術(shù) 于一體，使其產(chǎn)品具有智能化特征的電子產(chǎn)品。 單片機的應(yīng)用 1. 在智能儀表中的應(yīng)用 這是單片機應(yīng)用最多最活躍的領(lǐng)域之一。 5. C 語言開發(fā)環(huán)境，友好的人機互交環(huán)境。A 級， gz2 頻率從十幾兆可編程到幾十千赫茲。 4. 低功耗。 3. 增加控制功能，向真正意義上的 “ 單片 ” 機發(fā)展。集成度已經(jīng)達到 300 萬個晶體管以上，總線速度達到數(shù)十微妙到幾百納秒，指令執(zhí)行周期已經(jīng)達到幾微妙到數(shù)十納秒，以往片外 XRAM 現(xiàn)已在物理上存入片內(nèi)， ROM 容量已經(jīng)擴充達 32K， 64K， 128K 以致更大的空間。大部分產(chǎn)品有較好的兼容性，保證了已開發(fā)產(chǎn)品能順利移植，較容易地使產(chǎn)品進行升級換代。主要特點如下： 1. 種類多，型號全。 單片機的特點 單片機的特點主要有 ：高集成度，體積小，高可靠性 ；控制功能強；低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 ；易擴展；優(yōu)異的性能價格比。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。因為它體積小，通常都藏在被控機械的 “ 肚子 ” 里。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。 可以說，二十世紀跨越了三個 “ 電 ” 的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。 單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國 50年代開 發(fā)的 74 系列，或者 60 年代的 CD4000 系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大 PCB 板！但是如果要是用美國 70 年代成功投放市場的系列單片機，結(jié)果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于單片機對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經(jīng)達到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的 CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設(shè)備 。 單片機是靠程序的，并且可以修改。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、 VCD 等等的家電里面都可以看到它的身影！ ......它主要是作為控制部分的核心部件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。汽車上一般配備 40 多部單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過 PC 機和其他計算 的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有 12 部單片機。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機。而在作為掌上電 腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows 和 Linux 操作系統(tǒng)。目前，高端的 32 位單片機主頻已經(jīng)超過 300MHz，性能直追 90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至 1 美元，最高端的型號也只有 10 美元。隨著 INTEL i960 系列特別是后來的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用， 32 位單片機迅速取代 16 位單片機的高端地位，并且進入主流市場。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16 位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。此后在 8031 上發(fā)展出了MCS51 系列單片機系統(tǒng)。 早期的單片機都是 8 位或 4 位的。最早的設(shè) 5 計理念是通過將大量 外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復(fù)雜的而對體積要求嚴格的控制設(shè)備當(dāng)中。 單片機也被稱為微控制器 （ Microcontroller） ，是因為它最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。 單片機的定義 單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。隨著微電子技術(shù)、 IC 設(shè)計、 EDA 工具的發(fā)展，基于 SoC 的單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計會有較大的發(fā)展。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時，不要忘記 Intel 和 Philips 的歷史功績。在發(fā)展 MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù) Philips 公司。它所涉及的領(lǐng)域都與對象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展 MCU 的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上， Intel 公司功不可沒。 單片機接口電路及外設(shè)等＋硬 件單片機 應(yīng)用系統(tǒng)軟件＋ 4 單片機的發(fā)展歷程 （ 1） SCM 即單片微型計算機 （ S ingle Chip Microputer） 階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。目前，單片機正朝著高性能、多品種方向發(fā)展。 自從 1974 年美國 Fairc